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水性丙烯酸乳液配方需要考慮的問題--水性丙烯酸樹脂組成，乳液顆粒的相結構和成膜助劑

發布日期：2022-10-27　瀏覽次數：395

在調制水性漆配方時，乳液原料的選擇是工程師最重要的決定。涂料的主要性能是由樹脂決定的。有水性丙烯酸酯乳液，包括聚苯乙烯-丙烯酸酯乳液種類繁多，市場上魚目混雜。而不同的水性丙烯酸酯樹脂組成對其水性漆成膜性及成本的影響很大。這里對幾個影響因素進行簡單討論。

主要原料：
a. 苯乙烯：聚丙烯酸酯乳液引入該單體的主要原因是其可提供較高的玻璃化轉變溫度（Tg), 從而提高成膜的硬度；另一個原因是成本。苯乙烯在包裝工業上用量極大，是石油工業最重要的，成熟的下游產品之一，價格低但受宏觀經濟影響大。然而引入苯乙烯，特別是其含量高于總單體量的15%以上時，也會給水性漆成膜性帶來許多負面影響。首先，含苯乙烯的聚合物鏈段缺乏柔韌性，宏觀上表現為水性漆成膜硬而不韌；還有苯乙烯所含的苯環，是紫外光的吸收體，該單體含量高時，紫外線通過相鄰苯環會對聚合物鏈有剪切反應，從而使水性漆漆膜變脆，光澤度下降，壽命降低；苯乙烯的結構也決定了它對很多有機溶劑有親和力，水性漆漆膜的耐溶劑性也與其它的樹脂有明顯差距。

b. 丙烯酸酯類單體：丙烯酸酯類單體種類很多，性能及價格相差很大。國內最常用的是丙烯酸丁酯，改單體成本最低，是大多乳液廠家用于與苯乙烯配套，制造廉價墻漆的乳液的單體。其功用是提供水性漆漆膜的柔韌性。由于丙烯酸酯聚合物主鏈上不含除酯基以外的集團，主鏈及酯基側鏈柔韌性均好好，使水性漆漆膜缺乏硬度。這類聚丙烯酸酯乳液雖然是建筑內外墻涂料的選擇，但作為對硬度及韌度要求都高的的木器漆來講，性能就不夠了。

c. 甲基丙烯酸酯類單體：甲基丙烯酸酯類單體，比丙烯酸酯單體在性能上又上了一個臺階。由于甲基丙烯酸酯類聚合物主鏈上多了甲基，使其主鏈的活動性受到限制，主鏈鋼性增強，同時酯基側鏈提供了柔韌性，使得甲基丙烯酸酯類單體具有硬度和韌性的最佳平衡，比如聚甲基丙烯酸甲酯（甲甲酯）就是人們俗稱的有機玻璃；甲基丙烯酸酯類單體，由于不含苯環，使其比起苯乙烯類單體在抗紫外侵蝕，耐久性，及抗溶劑性方面都比苯乙烯有明顯優勢。

綜上所述，水性丙烯酸酯樹脂制造商對單體的選擇很多，不但可以變換其種類，又可變換相對比例和成分。水性涂料廠家在選擇水性丙烯酸酯乳液時，不能只考慮“純丙”或“苯丙”這些空洞概念詞匯，應該以水性丙烯酸酯樹脂及其配方的實際性能為衡量標準。

乳液顆粒的相結構和成膜助劑

水性丙烯酸乳液顆粒的內部結構，會對水性漆配方的幾個方面有影響。以影響效果發生先后順序來分，相結構首先會影響成膜助劑的選擇和添加方式。不同的相具有不同的親水/親油特征，而各種成膜助劑的親油性也不同，比如二丙二醇甲醚（DPM）就比二丙二醇丁醚（DPnB）的親水性高，親油性低。如果水性丙烯酸乳液顆粒外層是親油性很強的相，那么DPM的加入不但對成膜效果不明顯，而且還會使多余的DPM游離在水中影響水性漆漆膜的其他性能。

相結構對水性漆配方的另一影響，就是對水性漆漆膜的成膜質量的影響。成膜質量的關鍵是在水性丙烯酸乳液顆粒融合的過程中，讓需要混合的相充分混合，而需要分離的相保持分離。如果不同的相都需要參加融合，則應該選擇混合的成膜助劑以達到最佳效果。

國內外許多關于水性丙烯酸乳液聚合的文獻，大都提到核殼等多種乳液顆粒的結構問題。比如，像核殼，半月，多核，中空，及草莓等多種結構都有報道。雖然這些結構的描述對理解水性丙烯酸乳液顆粒結構的復雜性很有幫助，但實際上水性丙烯酸乳液的結構要復雜得多。比如，只有單一相結構顆粒的乳液是不存在的，實用水性丙烯酸乳液中的顆粒是各種結構的分布，可能核殼多一些，可能草莓多一些，等等。水性丙烯酸乳液生產商是通過單體的選擇，添加順序，表面活性劑額的使用等等工藝條件來控制水性丙烯酸乳液的相結構。

由于水性丙烯酸乳液的相結構屬乳液生產商的技術秘密，通常該信息是不公開的。但供應商都會提供其所供水性丙烯酸乳液的推薦助劑和比例。通常不同的水性丙烯酸乳液會要求不同的助劑組合就是這個道理。

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